某項目需要生產常態和碾壓2種混凝土,故對成品砂的質量指標要求也不同。因項目資金有限,所以制砂工藝既要保證可靠性,又不能過于浪費,最終采用一種制砂機同步生產2種砂。生產出的成品砂質量穩定,內部級配合理,取得了較好的技術和經濟效益,本文從系統產能設計、設備選型、工藝設計、工藝流程、質量技術要求等幾個方面,對該項目人工砂石生產系統詳細介紹。
01砂石生產系統產能設計某水利樞紐項目主體工程混凝土總量354萬m3。其中,碾壓混凝土300萬m3,常態混凝土54萬m3,所需砂石骨料總量約940萬t。該項目砂石骨料生產系統工藝設計以生產三級配混凝土骨料為主,同時可生產二級配混凝土骨料,設計滿足不同工況時產品級配平衡要求。
系統規模按滿足混凝土月澆筑19.62萬m3的高峰強度進行設計。生產能力為:毛料設計處理能力為1700t/h,成品骨料生產能力為1360t/h,其中人工砂生產能力約480t/h。
根據初期混凝土參考配合比,大石(40~80mm)、中石(20~40mm)、小石(5~20mm)、人工砂(<5mm)需求量分別為155.48萬、199.75萬、251.54萬、333.23萬t。
砂石生產系統按不低于35%的成品砂產量確定生產工藝。02制砂車間設備選型制砂車間是砂石生產系統的最后一道破碎工序。由于加工砂石骨料所用料源為輝綠巖,抗壓強度在190MPa以上,屬于特別堅硬的巖石。對于母巖強度高、磨蝕性大的巖石,通常的制砂設備是立軸沖擊式破碎機與棒磨機制砂相結合。立軸沖擊式破碎機根據破碎方式分石打石和石打鐵2種,都具有破碎比大、粒形好、單機處理量大、土建與安裝工程量小、運行成本低等優點。
目前,國內所使用的立軸沖擊式破碎機處理能力一般為250~300t/h,成砂率約40%,即單機產砂量為100~120t/h,且根據需要可同時生產小石,但成品砂的細度模數較高。
該項目生產系統采用單一立軸式破碎機制砂工藝。通過對傳統工藝的優化及調整、立軸式破碎機設備的合理選擇,達到生產出合格成品砂的目的。超細碎車間設計處理量為1400t/h,選用5臺立軸式破碎機,單機處理能力大于315t/h,設備負荷率均為75%。
制砂車間主要設備見表1。03制砂車間工藝設計該項目需要生產常態和碾壓2種混凝土,故對成品砂的質量指標要求也不同。因項目資金有限,所以制砂工藝設計時,既要保證可靠性,又不能過于浪費,故大膽采用單一破碎設備生產2種砂的創新制砂工藝。
同時,預留棒磨機的場地,以備砂的質量不能滿足要求時能隨時增加棒磨機。碾壓砂采用全干法生產,常態砂采用水洗法生產。采用單一立軸式破碎機制砂的主要缺點是成品砂級配不均衡、細度模數較高。為解決此問題,本系統對制砂車間工藝進行了優化調整,經膠帶機運輸粒徑小于20mm的骨料進入調節料倉后(<20mm),采用給料機將小于20mm骨料由膠帶機送入立軸破碎機,破碎后的石料再經膠帶機進入振動篩的方式進行分級,分級成>5、3~5、<3mm等3種骨料。
將3種骨料采用鋼結構分料溜槽對其進行分流,重點將3~5mm粒徑的部分粗砂通過分料溜槽進入調節料倉和立軸破破碎機重復破碎,使其達到調節產品細度模數與級配的目的,組成所需的小于5mm碾壓砂、小于5mm常態砂、5~20mm的骨料及返回制砂調節料倉。
制砂工藝流程見圖1。04同步制砂工藝流程(1)碾壓砂。調節料倉骨料(<20mm)→給料機→膠帶機→立軸破碎機→篩分機后,將3~5mm的骨料經分料溜槽(6-1)進行分流,其中2/3的骨料由膠帶機返回到小于20mm調節料倉;另1/3的骨料與全部小于3mm的料匯入膠帶機上,組成成品碾壓砂。
將成品碾壓砂經分料溜槽(6-2)再次分流,分流的一部分直接進入成品碾壓砂倉。與洗砂機的處理能力相匹配的另一部分作為常態砂原料繼續進行加工。(2)常態砂。經分料溜槽(6-2)的另一部分成品碾壓砂直接進入洗砂機,用水洗去部分石粉,然后經過脫水篩脫去大部分水分后,輸送至常態砂成品輸送膠帶機,與分料溜槽(6-3)分流的碾壓砂(該分料溜槽分流的碾壓砂2倍于洗砂機出來的砂)在膠帶機上混合后形成最終的常態砂,并送往成品常態砂倉。
洗砂機排水及脫水篩排水均設置具有廢水回收功能的沉淀池,防止污水污染環境。05人工砂的質量技術要求人工砂主要技術指標包括級配、細度模數、石粉含量、含水量等。本工程結合實際情況,對砂的質量指標提出了要求。技術要求見表2。該項目砂石生產系統采用一種破碎機生產2種砂的制砂工藝,并對成品砂進行每周2~3次試驗檢測,常態砂細度模數保持在2.8~2.9之間,石粉含量保持在13%~15%之間,含水率保持在3%~5%之間;碾壓砂細度模數保持在2.6~2.7之間,石粉含量保持在20%~22%之間(其上限可設定為不超過24%),含水率保持在1%~3%之間。
經長期對成品砂進行試驗檢測,其質量指標均能滿足水電工程建設所用砂石的要求。偶爾有些指標會出現波動,對系統生產工藝及時調整即能滿足要求。該項目采用一種立軸式破碎機及洗砂機加脫水篩相配合的制砂生產工藝,改變了傳統的立軸破碎機與棒磨機聯合制砂工藝,制砂工藝簡潔,設備配置簡單,建筑面積小,運行成本低廉。
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